CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ THIẾT LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ

I. CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ

 

1. Công thức tổng quát là công thức cho biết hợp chất hữu cơ chứa nguyên tử của những nguyên tố nào. 

    C_xH_yO_zN_t     (trong đó: x, y, z, t là ẩn số)

 

2. Công thức đơn giản nhất là công thức cho biết tỷ lệ tối giản số nguyên tử mỗi nguyên tố trong hợp chất hữu cơ. 

    (C_xH_yO_zN_t)_n

 Ví dụ: Công thức đơn giản của hchc: (CH₂O)_n

 

3. Công thức phân tử là công thức cho biết số nguyên tử mỗi nguyên tố có trong hợp chất hữu cơ. 

 Ví dụ: Công thức phân tử của axit axetic: C₂H₄O₂

 

4. Công thức cấu tạo là công thức cho biết thứ tự liên kết và kiểu liên kết giữa các nguyên tử trong hợp chất hữu cơ.

Ví dụ: Công thức phân tử C₂H₄O₂ có công thức cấu tạo là

  CH₃-COOH và HCOO-CH₃

 

II. LẬP CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN NHẤT

  

1. Nguyên tắc

     Lập công thức đơn giản nhất cho chất hữu cơ C_xH_yO_z là tìm tỉ lệ nguyên tối giản x : y : z.

 

2. Các phương pháp

 

a. Dựa vào % khối lượng

x : y : z = %m_C/12 : %m_H/1 : %m_O/16

 

b. Dựa vào phản ứng cháy

x : y : z = n_C : n_H : n_O

Trong đó:

n_C = n_CO2

n_H = 2.n_H2O

n_O = (m_{chất hữu cơ} - m_C - m_H)/16

 

III. LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CHẤT HỮU CƠ

 

1. Cách tìm phân tử khối của chất hữu cơ

     Phân tử khối của chất hữu cơ thường được tính theo một số cách sau:

 - Dựa vào khối lượng và số mol:

M = m/n

 - Dựa vào tỉ khối:

d_A/B = M_A/M_B → MA = d_A/B . M_A/M_B 

 - Dựa vào tỉ lệ thể tích (trong cùng điều kiện):

V_A = V_B → n_A = n_B

 

2. Các cách lập công thức phân tử

 

a. Dựa vào % khối lượng

12x : %m_C = y : %m_H = 16z : %m_O = M/100

 

b. Dựa vào công thức đơn giản nhất

- Nếu biết phân tử khối (M) của chất hữu cơ:

CTPT = (CTĐGN)_n → n = M/M_CTĐGN

- Nếu không biết phân tử khối của chất thì phải biện luận dựa theo điều kiện tồn tại chất hữu cơ:

+ Tổng số nguyên tử có hoá trị lẻ (H, Cl, N) là số chẵn.

+ Số nguyên tử (H + halogen) ≤ 2C + 2 + N

 

c. Dựa vào phản ứng cháy

     Viết phương trình phản ứng cháy và tính theo phương trình. Theo cách này số nguyên tử O trong hợp chất hữu cơ thường được tính sau cùng theo công thức:

z = (M - 12C - H)/16

 

* Lưu ý:

  + Tìm M theo:  hoặc theo tỷ khối

  + Phản ứng cháy: C_xH_yO_z  + (x + y/4) O₂ →  xCO₂  +  y/2 H₂O

  + Sản phẩm cháy của hợp chất hữu cơ (CO₂, H₂O, ..) được hấp thu vào các bình:

      Các chất hút nước là H₂SO₄ đặc, P₂O₅, các muối khan, dung dịch bất kì (do hơi nước gặp lạnh sẽ ngưng tụ) Þ khối lượng bình tăng là khối lượng nước;

      Các bình hấp thu CO₂ thường là dung dịch hidroxit kim loại kiềm, kiềm thổ Þ khối lượng bình tăng là khối lượng CO₂ (Xem thêm CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm). 

      Thường gặp trường hợp bài toán cho hỗn hợp sản phẩm cháy (CO₂ và H₂O) vào bình đựng nước vôi trong hoặc dung dịch Ba(OH)₂ thì:

                     Khối lượng bình tăng Þ m­= mCO₂ + mH₂O.

                     Khối lượng dung dịch tăng Þ m_dd­ = (mCO₂ + mH₂O) – m_MCO3¯

                     Khi nói khối lượng dung dịch giảm Þ m_dd¯ = m_MCO3¯- (mCO₂ + mH₂O)

 

VÍ DỤ MINH HỌA

Câu 1: Xác định CTPT của một chất A có tỉ lệ khối lượng các nguyên tố như sau

mC: mH : mN: mS = 3 : 1 : 7 : 8  biết trong phân từ A có 1 nguyên tử S.

Lời giải

 Gọi CTPT của A có dạng C_xH_yN_tS_r ta có :

x : y : t : r = 3/12 : 1/1 : 7/14 : 8/32 = 0.25 : 1 : 0.5 : 0.25 = 1 : 4 : 2: 1 (thường chia cho số nhỏ nhất 0.25 )

=> Công thức dơn giản nhất : (CH₄N₂S)_n  vì theo đề CTPT của A chỉ chưa 1 S nên CTPT A là CH₄N₂S

 

Câu 2 : Đốt cháy hoàn toàn a g một chất hữu cơ chứa C , H , Cl thu được 0,22g CO₂ , 0,09g H₂O. Khi phân tích ag hợp chất trên có mặt AgNO₃ thì thu được 1,435g AgCl . Xác định CTPT biết tỉ khối hơi của hợp chất so với NH₃ là 5.

Lời giải

Gọi CTPT chất A là C_xH_yCl_v ( ko có oxy ).

Theo bảo toàn nguyên tố thì :            

n_C = n_CO2 = 0.22/44 = 0.005 mol

n_H2 = n_H2O = 0.09/18*2 = 0.01 mol

n_AgCl = n_Cl  =0.01 mol ( ở đây tôi lập tỉ lệ theo số mol cho nhanh các bạn có thể lập theo khối lượng

  => x : y : v = 0.005 : 0.01 : 0.01 = 1:2:2 à CT đơn giản nhất : (CH₂Cl₂)_n .

Ta có M_A = 5.17 = 85 → n = 1

Vậy CTPT chất A là : CH₂Cl₂

 

Câu 3 : Đốt cháy hoàn toàn a g chất A cần dùng 0,15 mol oxi , thu được 2,24 lít CO₂ (đkc) và 2,7g H₂O. Xác định CTPT A.

Lời giải

Gọi CTPT chất A là C_xH_yO_z ( có thể có O hoặc không). 

Để xác định CTPT A ta phải tính bằng cách:

    m_A  + m_O = m_CO2 + m_H2O 

→  m_A = m_CO2 + m_H2O – m_O  

→  2,24/22,4.44 + 2.7 – 0,15.32 = 2,3 g

Ta có m_C = 2,24/22,4.12 = 1,2 g ;

           m_H = 2,7/18.2 = 0,3 g

      → m_O  = 2,3 - 1,2 – 0,3 = 0,8 g

=> x : y : z = 1,2/12 : 0,3/1 : 0,8/16 = 2:6:1 

→ CT đơn giản A : C₂H₆O

 

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng